支持3D打印成型的支撑结构自动生成方法、系统及设备与流程

本发明涉及3d打印，特别是涉及一种支持3d打印成型的支撑结构自动生成方法、系统及设备。

背景技术：

1、支撑结构是支持3d打印成型的关键结构，而片状支撑结构及连接状支撑结构是现有支撑结构里两种基础的类型，以下以片状支撑为例。目前的支撑结构自动生成算法主要有投影区域均匀采样法：将待支撑区域投影到二维平面；根据一定的间隔，在xy方向上取样获得均匀采样点；以各采样点为起始点沿z轴正向做射线，获得和三角面片相交的纵向交点；将获取的交点从小到大排序，去掉z值最大的点，剩下交点两两生成支撑线段。泊松圆盘法：根据现有的两个采样点之间的最短距离，判断是否生成新的采样点。及栅格法：筛选出支撑区域的最小包围盒，在每个小栅格中选取采样点，按上述同样的方法构建支撑线段。再对支撑线段进行相应的偏移或连接处理，构建出支撑结构三角网格模型。

2、上述方法中，都需要将支撑区域投影后采样，再对模型求交获得支撑线段。待支撑区域越大，采样点越密，求交次数越多。在频繁求交点这一步会产生大量的运算，极大增加计算时间，降低计算效率。此外，上述方法难以判断两相邻交点间是否在同一三角网格模型平面，对于纵向重叠区域较多的模型，容易在两不同区域上的交点间构建三角面片，造成片状支撑穿模的现象。

3、综上，目前现有的生成片状、连接状支撑结构的方法存在生成片状、连接状支撑结构的时间长，且生成的片状、连接状支撑结构容易出现穿模现象的缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种支持3d打印成型的支撑结构自动生成方法、系统及设备，以缩短生成片状、连接状支撑结构的时间，并且使生成的片状、连接状支撑结构不易出现穿模现象。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一方面，本发明提供一种支持3d打印成型的支撑结构自动生成方法，所述方法包括：

4、步骤s1：获取待支撑模型文件中的模型数据；所述模型数据包括三角面片、顶点；待支撑模型为需要支撑的结构的三角网格模型；

5、步骤s2：根据所述三角面片的法矢筛选出两组面片，并将两组面片分别转化为第一面片模型和第二面片模型；两组面片包括一组符合支撑角度的面片和一组法矢向上的面片；所述第一面片模型为符合支撑角度的面片的三角网格模型；所述第二面片模型为法矢向上的面片的三角网格模型；

6、步骤s3：在x方向或y方向上按固定间隔生成多个垂直平面，针对每个垂直平面，将所述垂直平面分别与所述第一面片模型和所述第二面片模型求交，得到多个第一相交轮廓线和多个第二相交轮廓线，并对各所述第二相交轮廓线进行编号；所述第一相交轮廓线为所述垂直平面和所述第一面片模型相交的轮廓线；所述第二相交轮廓线为所述垂直平面和所述第二面片模型相交的轮廓线；

7、步骤s4：针对每一所述第一相交轮廓线，获取所述第一相交轮廓线的多个轮廓点，针对每一所述轮廓点，用所述轮廓点竖直向下与所述第二相交轮廓线求交，选出在所述轮廓点下方的最近交点，并记录所述交点所在的第二相交轮廓线的编号，得到每一所述第一相交轮廓线对应的一组对应点；所述第一相交轮廓线对应的一组对应点包括所述第一相交轮廓线的各所述轮廓点以及每一所述轮廓点对应的所述交点；

8、步骤s5：针对每一所述第一相交轮廓线对应的一组对应点，在一组中前后两两对应交点间检测下部交点是否在同一编号的第二相交轮廓线上，根据检测结果构建支撑结构的三角面片；

9、步骤s6：根据所述支撑结构的三角面片构建支撑模型；所述支撑模型为支撑结构的三角网格模型；

10、步骤s7：根据所述支撑模型生成支撑结构；所述支撑结构包括片状支撑结构和连接状支撑结构。

11、可选地，所述根据检测结果构建支撑结构的三角面片，具体包括：

12、步骤s51：当检测结果为下部交点在同一编号的第二相交轮廓线上，则用两交点间的轮廓点创建映射，构建出支撑结构的三角面片并记录；

13、步骤s52：当检测结果为下部交点不在同一编号的第二相交轮廓线上，则找出在两交点中间的第二相交轮廓线的头点或尾点，以所述头点或所述尾点为界限，分成两组不同的点，重复步骤s51构建出支撑结构的三角面片。

14、可选地，所述根据所述支撑结构的三角面片构建支撑模型，具体包括：

15、步骤s61：当构建连接状支撑结构的三角网格模型时，则不需要偏移，直接按固定间隔生成垂直平面，重复步骤s3至步骤s5，得到多片非闭合的三角面片模型，再按奇偶的顺序，分别连接三角面片模型，得到连接状支撑结构的三角网格模型；

16、步骤s62：当构建片状支撑结构的三角网格模型时，则继续将步骤s5中的第一相交轮廓线的各轮廓点以及每一轮廓点对应的交点沿垂直于轮廓线的方向，偏移设定厚度，得到新的两组偏移后的点；再重复步骤s5，用新的两组偏移后的点构建出偏移后的三角面片；最后在偏移前及偏移后的三角面片头尾部分构建面片衔接，同时利用映射方法构建衔接的顶部三角面片和底部三角面片，得到一个垂直平面切出的闭合片状支撑三角网格模型；固定间隔生成垂直平面，重复步骤s3至步骤s6，得到片状支撑结构的三角网格模型。

17、可选地，当用所述轮廓点竖直向下与所述第二相交轮廓线求交时，若下部没有找到交点则判断为下部无重叠区域，支撑结构可以直接生成在打印平面上。

18、可选地，所述获取所述第一相交轮廓线的多个轮廓点，之后还包括：

19、对获取到的所述第一相交轮廓线的多个轮廓点进行稀疏，得到稀疏后的所述第一相交轮廓线的多个轮廓点。

20、另一方面，本发明还提供一种支持3d打印成型的支撑结构自动生成系统，所述系统包括：

21、待支撑模型数据获取模块，用于获取待支撑模型文件中的模型数据；所述模型数据包括三角面片、顶点；待支撑模型为需要支撑的结构的三角网格模型；

22、第一和第二面片模型生成模块，用于根据所述三角面片的法矢筛选出两组面片，并将两组面片分别转化为第一面片模型和第二面片模型；两组面片包括一组符合支撑角度的面片和一组法矢向上的面片；所述第一面片模型为符合支撑角度的面片的三角网格模型；所述第二面片模型为法矢向上的面片的三角网格模型；

23、第一和第二相交轮廓线生成模块，用于在x方向或y方向上按固定间隔生成多个垂直平面，针对每个垂直平面，将所述垂直平面分别与所述第一面片模型和所述第二面片模型求交，得到多个第一相交轮廓线和多个第二相交轮廓线，并对各所述第二相交轮廓线进行编号；所述第一相交轮廓线为所述垂直平面和所述第一面片模型相交的轮廓线；所述第二相交轮廓线为所述垂直平面和所述第二面片模型相交的轮廓线；

24、多组对应点生成模块，用于针对每一所述第一相交轮廓线，获取所述第一相交轮廓线的多个轮廓点，针对每一所述轮廓点，用所述轮廓点竖直向下与所述第二相交轮廓线求交，选出在所述轮廓点下方的最近交点，并记录所述交点所在的第二相交轮廓线的编号，得到每一所述第一相交轮廓线对应的一组对应点；所述第一相交轮廓线对应的一组对应点包括所述第一相交轮廓线的各所述轮廓点以及每一所述轮廓点对应的所述交点；

25、支撑结构的三角面片构建模块，用于针对每一所述第一相交轮廓线对应的一组对应点，在一组中前后两两对应交点间检测下部交点是否在同一编号的第二相交轮廓线上，根据检测结果构建支撑结构的三角面片；

26、支撑模型构建模块，用于根据所述支撑结构的三角面片构建支撑模型；所述支撑模型为支撑结构的三角网格模型；

27、支撑结构生成模块，用于根据所述支撑模型生成支撑结构；所述支撑结构包括片状支撑结构和连接状支撑结构。

28、再一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的支持3d打印成型的支撑结构自动生成方法。

29、可选地，所述存储器为非暂态计算机可读存储介质。

30、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

31、本发明公开的支持3d打印成型的支撑结构自动生成方法、系统及设备，省去用采样点射线反复与模型求交点的步骤，并且只对生成的轮廓线求交，极大优化了计算过程和速度，针对重叠区域较多的地方，使用了对轮廓线进行编号的方法，简化判断逻辑，使复杂模型的支撑结构生成更为稳定，从而缩短了生成片状、连接状支撑结构的时间，并且使生成的片状、连接状支撑结构不易出现穿模现象。